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課題

アクティブ素子の形成工程のみで他の特別な製造工程を必要とせず、反射電極の形状の制御性を高く維持でき、反射特性を向上するようにした反射板及び反射型液晶表示装置並びにその製造方法を提供する。

解決手段

絶縁性基板上にアクティブ素子D及び凹凸状の反射電極を具備した反射板において、凹凸状反射電極の下方には、上方に向かうに連れて順次幅が小さくなっている複数の柱状体A1,A2が積み上げられて構成される段差構造体Bが形成されており、各柱状体A1,A2は、アクティブ素子Dを構成する全ての層L1〜Lnのうち選択された1以上の層であって、且つアクティブ素子Dの製造工程において同時に積層され所定のパターニングにより得られた層から構成されている。

概要

背景

従来の反射型液晶表示素子は、例えば、特開平8−184846号公報に示されるように、アクティブマトリクス素子を構成する積層された金属層半導体層絶縁膜層などから構成されるアクティブマトリックス素子の最上層の絶縁膜層上にさらに感光性樹脂を塗布後、フォトリソグラフィーエッチングにより柱状構造体を形成し、この柱状構造体の加熱による熱だれ、さらに樹脂の塗布によるレベリングの工程を経て、散乱性を有する反射電極を形成している。

また、特開平9−54318号公報、特開平11−133399号公報及び特開平11−258596号公報に示されるように、アクティブマトリクス素子を構成する積層された金属層、半導体層、絶縁膜層など各層を最上層の絶縁膜層をマスクとして、エッチングを行うことにより、凹凸形状を形成し、その上に形成された反射電極に散乱性を付与している。

概要

アクティブ素子の形成工程のみで他の特別な製造工程を必要とせず、反射電極の形状の制御性を高く維持でき、反射特性を向上するようにした反射板及び反射型液晶表示装置並びにその製造方法を提供する。

絶縁性基板上にアクティブ素子D及び凹凸状の反射電極を具備した反射板において、凹凸状反射電極の下方には、上方に向かうに連れて順次幅が小さくなっている複数の柱状体A1,A2が積み上げられて構成される段差構造体Bが形成されており、各柱状体A1,A2は、アクティブ素子Dを構成する全ての層L1〜Lnのうち選択された1以上の層であって、且つアクティブ素子Dの製造工程において同時に積層され所定のパターニングにより得られた層から構成されている。

目的

本発明は、上記の課題に鑑み、アクティブ素子の形成工程のみで他の特別な製造工程を必要とせず、反射電極の形状の制御性を高く維持でき、反射特性を向上するようにした反射板及び反射型液晶表示装置並びにその製造方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

基板上にアクティブ素子及び凹凸状の反射電極具備した反射板において、前記凹凸状反射電極の下方には、薄膜積み上げられて構成される複数の積層パターンが形成されており、前記積層パターンは、アクティブ素子を構成する全ての薄膜のうち選択された2つ以上の薄膜であって、且つアクティブ素子の製造工程において、所定のパターニングにより得られた薄膜を含むことを特徴とする反射板。

請求項2

前記積層パターンは、順次幅が小さくなる複数の薄膜が積み上げられて先細状となっていることを特徴とする請求項1記載の反射板。

請求項3

前記積層パターンは、非対称性を有する構造であることを特徴とする請求項2記載の反射板。

請求項4

前記反射電極と前記積層パターンとの間には、絶縁膜が形成されてなることを特徴とする請求項2または請求項3記載の反射板。

請求項5

前記絶縁膜は樹脂材料からなることを特徴とする請求項4記載の反射板。

請求項6

前記樹脂材料は感光性材料であることを特徴とする請求項5記載の反射板。

請求項7

前記積層パターンを構成する薄膜のうち、テーパー角が異なるものが少なくとも2層以上存在することを特徴とする請求項2記載の反射板。

請求項8

基板上にアクティブ素子と、カラーフィルタと、凹凸状の反射電極と、を具備した反射板において、前記凹凸状反射電極の下方には、薄膜が積み上げられて構成される複数の積層パターンが形成されており、前記積層パターンは、前記アクティブ素子若しくは前記カラーフィルタを構成する全ての薄膜のうち選択された2つ以上の薄膜であって、且つアクティブ素子若しくはカラーフィルタの製造工程において、所定のパターニングにより得られた薄膜を含むことを特徴とする反射板。

請求項9

基板上にアクティブ素子及び凹凸状の反射電極を具備し、前記凹凸状反射電極の下方には、積層パターンが形成された構造の反射板の製造方法であって、前記アクティブ素子を構成する薄膜を、前記基板のアクティブ素子形成領域に積層してパターニングする際に、前記薄膜を凹凸面形成領域にも2層以上積層してパターニングを行って、凹凸面形成領域に積層パターンを形成することを特徴とする反射板の製造方法。

請求項10

基板上に、アクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極と、前記反射電極の下方に積層パターンとを具備した反射板において、前記基板の前記容量電極以外の領域上には、アクティブ素子を構成する薄膜の一部を使用して構成された第1の積層パターンが複数形成されており、前記容量電極上には前記第1の積層パターンと異なる第2の積層パターンが複数形成されており、前記凹凸状反射電極が前記第1及び第2の積層パターンを覆っていることを特徴とする反射板。

請求項11

前記第2の積層パターンは、アクティブ素子を構成する薄膜以外の薄膜から構成されていることを特徴とする請求項10記載の反射板。

請求項12

前記第2の積層パターンは、容量電極をパターニングして形成された薄膜を含むことを特徴とする請求項11記載の反射板。

請求項13

基板上に、アクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極とを具備した反射板の製造方法であって、前記容量電極上に、前記アクティブ素子を構成する薄膜以外の薄膜を形成する工程と、前記薄膜以外の薄膜をパターニングして積層パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする反射板の製造方法。

請求項14

基板上に、アクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極とを具備した反射板の製造方法であって、前記容量電極上に、前記アクティブ素子を構成する薄膜以外の薄膜を形成する工程と、前記薄膜以外の薄膜をパターニングして積層パターンを形成する工程と、からなることを特徴とする反射板の製造方法。

請求項15

基板上にアクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極と、前記反射電極下方に形成された積層パターンとを具備した反射板の製造方法であって、前記容量電極をパターニングして積層パターンを形成する工程を含むことを特徴とする反射板の製造方法。

請求項16

基板上にアクティブ素子と、凹凸状の反射電極と、前記凹凸状の反射電極の下方に形成された積層パターンとを具備した反射板において、前記積層パターンを構成する各薄膜の相対位置関係所定領域毎に異なっていることを特徴とする反射板。

請求項17

前記積層パターンが非対称形状であることを特徴とする請求項16記載の反射板。

請求項18

パターニングした2層以上の薄膜からなる積層パターンを複数種有し、前記積層パターンは、複数種ごとに、積層された前記薄膜の大きさの順序が異なることを特徴とする形状体

請求項19

請求項18記載の形状体を積層パターンとして基板上に備えたことを特徴とする反射板。

請求項20

基板上にアクティブ素子と、凹凸状の反射電極とを具備した反射板において、前記凹凸状反射電極の下方には、薄膜が積み上げられて構成される積層パターンが形成されており、前記積層パターンは、アクティブ素子を構成する全ての薄膜のうち選択された2つ以上の薄膜であって、且つアクティブ素子の製造工程において所定のパターニングにより得られた薄膜から構成され、部分的に重なり部を有するように形成されていることを特徴とする反射板。

請求項21

前記積層パターンを構成する薄膜の最小幅よりも前記重なり部が小さいことを特徴とする請求項20記載の反射板。

請求項22

前記積層パターンを構成する薄膜を、部分的な重なり部を有するように形成することを特徴とする請求項9記載の反射板の製造方法。

請求項23

前記重なり部が、前記積層パターンを構成する薄膜の最小幅よりも小さくなるように形成することを特徴とする請求項22記載の反射板の製造方法。

請求項24

光透過部位を有することを特徴とする請求項1〜8、10、11、16、17、19〜21の何れかに記載の反射板。

請求項25

光透過部位の厚みと、前記光透過部位以外の部位の厚みとが異なることを特徴とする請求項24記載の反射板。

請求項26

請求項1〜8、10、11、16、17、19〜21の何れかに記載の反射板を用いたことを特徴とする反射型表示素子

請求項27

請求項24記載の反射板を用いたことを特徴とする半透過型表示素子

請求項28

集光部位を有することを特徴とする請求項27記載の半透過型表示素子。

技術分野

0001

本発明は、周囲光を利用することにより、低消費電力で、かつ、明るく良好な画像表示を実現する反射板及び反射型表示素子並びにその製造方法に関する。

背景技術

0002

従来の反射型液晶表示素子は、例えば、特開平8−184846号公報に示されるように、アクティブマトリクス素子を構成する積層された金属層半導体層絶縁膜層などから構成されるアクティブマトリックス素子の最上層の絶縁膜層上にさらに感光性樹脂を塗布後、フォトリソグラフィーエッチングにより柱状構造体を形成し、この柱状構造体の加熱による熱だれ、さらに樹脂の塗布によるレベリングの工程を経て、散乱性を有する反射電極を形成している。

0003

また、特開平9−54318号公報、特開平11−133399号公報及び特開平11−258596号公報に示されるように、アクティブマトリクス素子を構成する積層された金属層、半導体層、絶縁膜層など各層を最上層の絶縁膜層をマスクとして、エッチングを行うことにより、凹凸形状を形成し、その上に形成された反射電極に散乱性を付与している。

発明が解決しようとする課題

0004

通例の透過型液晶表示素子のアクティブマトリクス素子では、5回のフォトリソグラフィーとエッチングの工程を経て作製される。これに対して、特開平8−184846号公報に記載されている方法では、反射電極に散乱性を付与するための凹凸形状の制御性に優れるものの、通例の透過型液晶表示装置のTFT(Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ)型アクティブマトリクス基板に比べて工程が煩雑となり、製造に必要なコストの増大につながるといった大きな製造上の課題があった。

0005

このような課題に対して、前記特開平9−54318号公報、特開平11−13399号公報及び特開平11−258596号公報に示される技術は、アクティブマトリクス素子を構成するための各層を1回のフォトリソグラフィー並びにエッチングにより工程数の削減を企図し、コストの増大を抑制するというものであった。これらは一見工程数の削減によってコスト削減可能なようにも考えられたが、以下の課題がその素子形成後になって初めて露見した。

0006

即ち、前記特開平9−54318号公報及び特開平11−258596号公報に記載されている工程により製造された反射電極では、傾斜角分布が傾斜角の大きい部分に偏る。前記反射電極につき、その極角0°方向から入射光入射し、極角方向での出射角分布を測定すると、0°方向の所謂正反射のよる出射光と極角の大きなところでの出射光強度が大きくなってしまう。このような散乱特性を有する反射板を外光下で観察すると観察者には暗く観察されてしまう。

0007

また、アクティブマトリクス型素子として逆スタガTFT型素子を形成し、この工程を利用することで、反射電極を形成したところ、この反射電極の再現性が悪く、ロット間でのばらつきがきわめて大きいことがわかった。上記工程により製造された反射電極を詳細に観察してみると、反射電極に亀裂や剥離などが生じていることが判明した。これは、各層を1回のエッチングによってパターニングを行うが、それぞれの層によりエッチングの速度が異なるため、TFT素子パターニングの際に積層された各層の側面が不均一となる。このため、金属を反射電極として成膜する際に、密着性が悪く、その結果として、亀裂や剥離などを生じると考えられる。これらの亀裂や剥離により反射電極の反射特性のロット間のバラツキの増大や再現性の劣化を招いていると考えられる。

0008

本発明は、上記の課題に鑑み、アクティブ素子の形成工程のみで他の特別な製造工程を必要とせず、反射電極の形状の制御性を高く維持でき、反射特性を向上するようにした反射板及び反射型液晶表示装置並びにその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

これらの課題を解決するため、本発明のうち 請求項1記載の発明は、基板上にアクティブ素子及び凹凸状の反射電極を具備した反射板において、前記凹凸状反射電極の下方には、薄膜積み上げられて構成される複数の積層パターンが形成されており、前記積層パターンは、アクティブ素子を構成する全ての薄膜のうち選択された2つ以上の薄膜であって、且つアクティブ素子の製造工程において、所定のパターニングにより得られた薄膜を含むことを特徴とする。

0010

請求項2記載の発明は、請求項1記載の反射板であって、前記積層パターンは、順次幅が小さくなる複数の薄膜が積み上げられて先細状となっていることを特徴とする。

0011

上記構成によれば、形状制御性が向上し、反射特性に優れた反射板が構成される。更に、前記積層パターンは、順次幅が小さくなっている複数の薄膜が積み上げられて先細状となっているのが好ましい。尚、本願明細書中の実施の形態では、上記薄膜を柱状体、積層パターンを段差構造体として説明することとする。

0012

請求項3記載の発明は、請求項2記載の反射板であって、前記積層パターンは、非対称性を有する構造であることを特徴とする。

0013

上記構成によれば、正反射方向を観察者の視野角の中央部から離れた位置にずらすことができ、良好な表示品位が得られることになる。

0014

請求項4記載の発明は、請求項2または請求項3記載の反射板であって、前記反射電極と前記積層パターンとの間には、絶縁膜が形成されてなることを特徴とする。

0015

前記構成とすることにより、前記積層パターンを絶縁膜層が囲い込む構成とすることができるので、電界によるオフ時のリークを抑制することができる。また、反射電極の剥離や亀裂などは発生するようなことはない。

0016

請求項5記載の発明は、請求項4記載の反射板であって、前記絶縁膜は樹脂材料からなることを特徴とする。

0017

請求項6記載の発明は、請求項5記載の反射板であって、前記樹脂材料は感光性材料であることを特徴とする。

0018

請求項7記載の発明は、請求項2記載の反射板であって、前記積層パターンを構成する薄膜のうち、テーパー角が異なるものが少なくとも2層以上存在することを特徴とする。

0019

上記構成により、テーパー角が異なるものが少なくとも2層以上存在すれば、段差構造体の形状を任意に制御することが可能となり、反射電極の凹凸形状の制御性が向上する。

0020

請求項8記載の発明は、基板上にアクティブ素子と、カラーフィルタと、凹凸状の反射電極と、を具備した反射板において、前記凹凸状反射電極の下方には、薄膜が積み上げられて構成される複数の積層パターンが形成されており、前記積層パターンは、アクティブ素子若しくは前記カラーフィルタを構成する全ての薄膜のうち選択された2つ以上の薄膜であって、且つアクティブ素子の若しくはカラーフィルタの製造工程において、所定のパターニングにより得られた薄膜を含むことを特徴とする。

0021

上記構成によっても、請求項1記載の発明と同様に、形状制御性が向上し、反射特性に優れた反射板が構成される。

0022

請求項9記載の発明は、基板上にアクティブ素子及び凹凸状の反射電極を具備し、前記凹凸状反射電極の下方には、積層パターンが形成された構造の反射板の製造方法であって、前記アクティブ素子を構成する薄膜を、前記基板のアクティブ素子形成領域に積層してパターニングする際に、前記薄膜を凹凸面形成領域にも2層以上積層してパターニングを行って、凹凸面形成領域に積層パターンを形成することを特徴とする。

0023

上記方法によれば、積層パターンの形状の制御が可能となり、この結果、反射電極の凹凸形状を高精度で制御することができる。また、薄膜パターン毎にパターニングを行うため、全ての層を積層した後に一括してパターニングする従来例の有する各層の側面の不均一に起因した金属層の密着性の劣化という問題を解消することができる。

0024

請求項10記載の発明は、反射板であって、基板上に、アクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極と、前記反射電極の下方に積層パターンとを具備した反射板において、前記基板の前記容量電極以外の領域上には、アクティブ素子を構成する薄膜の一部を使用して構成された第1の積層パターンが複数形成されており、前記容量電極上には前記第1の積層パターンと異なる第2の積層パターンが複数形成されており、前記凹凸状反射電極が前記第1及び第2の積層パターンを覆っていることを特徴とする。

0025

上記構成により、蓄積容量を形成し容量不足に起因したフリッカーの防止を図ることができるとともに、容量電極の直上で反射電極に凹凸形状が得られ、反射電極の凹凸間平坦部面積を可及的に低減し、正面での正反射強度を低減することが可能となる。

0026

請求項11記載の発明は、請求項10記載の反射板であって、前記第2の積層パターンは、アクティブ素子を構成する薄膜以外の薄膜から構成されていることを特徴とする。

0027

請求項12記載の発明は、請求項11記載の反射板であって、前記第2の積層パターンは、容量電極をパターニングして形成された薄膜を含むことを特徴とする。

0028

請求項13記載の発明は、基板上に、アクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極とを具備した反射板の製造方法であって、前記容量電極上に、前記アクティブ素子を構成する薄膜以外の薄膜を形成する工程と、前記薄膜以外の薄膜をパターニングして積層パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。

0029

請求項14記載の発明は、基板上に、アクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極とを具備した反射板の製造方法であって、前記容量電極上に、前記アクティブ素子を構成する薄膜以外の薄膜を形成する工程と、前記薄膜以外の薄膜をパターニングして積層パターンを形成する工程と、からなることを特徴とする。

0030

請求項15記載の発明は、基板上にアクティブ素子と、蓄積容量形成のための容量電極と、凹凸状の反射電極と、前記反射電極下方に形成された積層パターンとを具備した反射板の製造方法であって、前記容量電極をパターニングして積層パターンを形成する工程を含むことを特徴とする。

0031

上記方法によって、容量不足に起因したフリッカーの防止を図ることができるとともに、容量電極の直上で反射電極に凹凸形状が得られ、反射電極の凹凸間の平坦部面積を可及的に低減し、正面での正反射強度を低減することが可能は反射板を得ることが可能となる。

0032

請求項16記載の発明は、基板上にアクティブ素子と、凹凸状の反射電極と、前記凹凸状の反射電極の下方に形成された積層パターンとを具備した反射板において、前記積層パターンを構成する各薄膜の相対位置関係所定領域毎に異なっていることを特徴とする。

0033

請求項17記載の発明は、請求項16記載の反射板であって、前記積層パターンが非対称形状であることを特徴とする。

0034

上記構成により、マスク合わせの際のマージンによる凹凸形状の制御性低下を最小限に抑制することが可能となる。

0035

請求項18記載の発明は、形状体であって、パターニングした2層以上の薄膜からなる積層パターンを複数種有し、前記積層パターンは、複数種ごとに、積層された前記薄膜の大きさの順序が異なることを特徴とする。

0036

請求項19記載の発明は、反射板であって、請求項18記載の形状体を積層パターンとして備えたことを特徴とする。

0037

上記形状体を反射板に備えることにより、前記複数種の積層パターン同士によって反射特性のばらつきを小さくすることができるので、当該反射板の凹凸形状の制御性の低下を抑制することが可能となる。なお、前記形状体は、本実施の形態のように反射板に使用することができるが、その他として光学素子レンズ)等に使用することもできる。

0038

請求項20記載の発明は、基板上にアクティブ素子と、凹凸状の反射電極とを具備した反射板において、前記凹凸状反射電極の下方には、薄膜が積み上げられて構成される積層パターンが形成されており、前記積層パターンは、アクティブ素子を構成する全ての薄膜のうち選択された2つ以上の薄膜であって、且つアクティブ素子の製造工程において所定のパターニングにより得られた薄膜から構成され、部分的に重なり部を有するように形成されていることを特徴とする。

0039

請求項21記載の発明は、請求項20記載の反射板であって、前記積層パターンを構成する薄膜の最小幅よりも前記重なり部が小さいことを特徴とする。

0040

上記構成とすることにより、上記積層パターンを構成する各薄膜は、部分的に重なり部を有するように形成され、より具体的には、前記積層パターンを構成する薄膜の最小幅よりも前記重なり部を小さくしているので、反射板における平坦部の占める割合を小さくすることができ、正反射方向の反射光強度の小さい、外光の強い環境下でも写り込みの少ない反射板を実現することができる。

0041

請求項22記載の発明は、請求項9記載の反射板の製造方法であって、前記積層パターンを構成する薄膜を、部分的な重なり部を有するように形成することを特徴とする。

0042

請求項23記載の発明は、請求項22記載の反射板の製造方法にであって、前記重なり部が、前記積層パターンを構成する薄膜の最小幅よりも小さくなるように形成することを特徴とする。

0043

上記方法とすることにより、反射板における平坦部の占める割合を小さくすることができ、正反射方向の反射光強度の小さい、外光の強い環境下でも写り込みの少ない反射板を得ることができる。

0044

請求項24記載の発明は、請求項1〜8、10、11、16、17、19〜21の何れかに記載の反射板であって、光透過部位を有することを特徴とする。

0045

請求項25記載の発明は、請求項24記載の反射板であって、光透過部位の厚みと、前記光透過部位以外の部位の厚みとが異なることを特徴とする。

0046

反射型表示素子は環境光の乏しいところでは表示品位が劣化するという課題がある。そこで、かかる課題解決のため、反射型表示素子を構成する反射板を光透過部位を有するようにし、バックライトなどの光源を基板裏面に具備することにより、如何なる環境でも視認性の良好な表示素子が得られる。

0047

請求項26記載の発明は、反射型表示素子であって、請求項1〜8、10、11、16、17、19〜21の何れかに記載の反射板を用いたことを特徴とする。

0048

上記構成により、反射特性の優れた反射型表示素子が構成される。

0049

請求項27記載の発明は、半透過型表示素子であって、請求項24記載の反射板を用いたことを特徴とする。

0050

反射型表示素子は環境光の乏しいところでは表示品位が劣化するという課題がある。そこで、かかる課題解決のため、基板上に反射電極と透明電極との両方を備え、バックライトなどの光源を基板裏面に具備することにより、如何なる環境でも視認性の良好な半透過型表示素子が得られる。

0051

請求項28記載の発明は、請求項27記載の半透過型表示素子であって、集光部位を有することを特徴とする。

0052

上記構成により、透過モード時における輝度の向上を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0053

図1及び図2は本発明の概念を示す図である。本発明の理解の容易化のため、先ず、図1及び図2を参照して、本発明の技術的思想を説明し、その後に具体的に実施の形態を説明することにする。尚、以下の実施の形態では、薄膜を柱状体、積層パターンを段差構造体として説明することとする。

0054

本発明は、絶縁性基板上にアクティブ素子及び凹凸状の反射電極を具備した反射板において、アクティブ素子を形成する工程において、同時に凹凸状反射画素電極の凸部の土台となる段差構造体を形成することを特徴とするものである。従って、図1に示すように、段差構造体Bが例えば第1の柱状体A1と第2の柱状体A2から構成されている場合、第2の柱状体A2の幅は第1の柱状体A1の幅より小さい。また、柱状体A1,A2を構成する層はアクティブ素子Dを構成する層L1,L2,…,Ln1のうちの層から選択されている。尚、柱状体A1,A2を構成する層は、アクティブ素子Dを構成する層L1,L2,…,Lnのうちの1層以上選択されている。但し、柱状体A1,A2の積層順序は、アクティブ素子Dを構成する層L1,L2,…,Lnの順序であるが、L1,L2,…,Lnのすべてが必ずしも使用されなくてもよい。

0055

上記の段差構造体Bの製造方法としては、第1の柱状体A1を積層した後のパターニング、次いで、第2の柱状体Aを積層した後のパターニングというように2回の積層・パターニングを行うことにより作製される。

0056

図2を参照して、更に説明する。例えば、アクティブ素子Dを構成する層がL1,L2,…,L5の場合(図2(a)参照)を例として説明する。このとき、L1,L2,…,L5のうち1以上の層を選択して積層・パターニングを2回行うことにより、図2(b)〜(f)に示すように種々の組み合わせが可能である。従って、本発明では、柱状体の数、柱状体の積層数及びパターニングによる柱状体の幅を制御することにより、段差構造体の形状が制御でき、この結果、反射電極の凹凸形状を高精度で制御可能とするものである。

0057

尚、本発明では、絶縁性基板自体に凹凸を形成して、段差構造体の一部となすように構成してもよい。また、上記の例では、段差構造体は2つの柱状体から構成される場合について説明したけれども、3以上の柱状体から構成される段差構造体についても、本発明は適用することができる。

0058

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

0059

(実施の形態1)図3は実施の形態1に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図4はその一部を拡大した断面図である。反射型液晶表示装置1は、アレイ基板(反射板に相当する)Rと、ガラスなどの対向基板14(表示面側)と、アレイ基板R及び対向基板14間に挟持された液晶層10とを有する。アレイ基板Rは、ガラスなどの絶縁性基板4上に、アクティブ素子としてのTFT3と、ゲート配線6と、信号配線18bと、段差構造体80(図4参照)とが形成されて構成されている。TFT3は、絶縁性基板4の上に形成されたゲート電極6と、ゲート絶縁膜層15と、アモルファスシリコン層16a及び不純物層(n+層)16bからなる半導体層16と、層間絶縁膜層17と、ソースドレイン電極18aと、信号配線18bと、第1の絶縁膜層8(パッシベーション膜層に相当する)の各層によって積層された構成となっている。また、段差構造体80は、絶縁性基板4の凹凸面形成領域7に形成されており、上方に向かうに連れて先細状の段差構造を有する。この段差構造体80は、ゲート電極5と、ゲート絶縁膜層15と、半導体層16と、層間絶縁膜層17と、ソース・ドレイン電極18aと、第1の絶縁膜層8の各層が積層されて構成されている。段差構造体80を構成する各層は、断面形状が円形状となっている。(尚、TFT3を構成する各層と、段差構造体80を構成する各層との区別のため、必要に応じて段差構造体80を構成する各層については円形パターン層と称することにする。そして、円形パターン層のうちTFTの層に対応する層には、TFTの層を示す参照符号記号「’」を付して示す。例えば、TFTのゲート電極6と同一層の円形パターン層であれば参照符号6’で示し、また、TFTの半導体層16と同一層の円形パターン層であれば参照符号16’で示すことにする。)そして、凹凸状の反射電極2が段差構造体80を覆っている。また、反射電極2及びTFT3等の上面には、配向膜11が形成されている。尚、反射電極2は、コンタクトホール9を介して、ソース・ドレイン電極18aと電気的に接続されている。

0060

また、対向基板14の内側面には、カラーフィルター13、透明電極12、配向膜11が積層されている。

0061

次に、反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。

0062

(第1工程)図5(a)に示すように絶縁性基板4上のTFT形成領域にゲート配線6及びゲート電極5を形成するとともに、絶縁性基板4上の凹凸面形成領域7にゲート配線6及びゲート電極5と同一材料で構成された円形パターン層5’を形成する。

0063

この円形パターン層5’の製造方法を図6を用いて、さらに詳細に説明する。絶縁性基板4上にスパッタリングなどの手法によってアルミニウムクロムなどの金属材料層19を成膜する(図6(b))。次いで、この金属材料層19の上にポジ型感光性樹脂スピンコート等の手法を用いて感光性樹脂層20を形成する(図6(c))。

0064

次いで、マスク21を用いて露光を行なう(図6(d))。このマスク21は、図7に示すようにゲート配線パターン22、ゲート電極パターン23の他に、円形のパターン24が複数形成されている。これらはいずれも遮光性の材料、たとえばクロムやアルミニウムなどで構成されている。

0065

このようなマスク21を用いて露光を行なった後、現像を行う。この結果、感光性樹脂層20を所定のパターンにすることができる(図6(e))。

0066

感光性樹脂層20を前記の方法でパターニングした後、金属材料層19をエッチングする(図6(f))。金属材料層19のエッチング後、感光性樹脂層20を剥離液により剥離する。この結果、絶縁性基板4上には同一の金属材料層からなる、ゲート配線6、ゲート電極5、及び円形パターン層5’が形成されることになる(図6(g))。尚、当該パターニングするためのエッチングは、テーパ形状となるような条件で行うのが望ましい。このようにすれば、後述するように円形パターン層5’、ゲート配線6、及びゲート電極5の上部にゲート絶縁膜層15を形成する際に、円形パターン層5’、ゲート配線6、及びゲート電極5と、ゲート絶縁膜層15との密着性を向上することが可能となる。

0067

(第2工程)次いで、ゲート配線6及びゲート電極5及び円形パターン層5’上にゲート絶縁膜層15を形成する。

0068

(第3工程)次いで、半導体層16の形成を行う。薄膜トランジスタをアクティブマトリクス素子3に用いる場合には、プラズマCVDなどの手法によりアモルファスシリコン層16aを、第2工程で成膜したゲート絶縁膜層15上に成膜する(図9(c))。この工程において連続的に不純物層16bをアモルファスシリコン層16a上に成膜することもできる(図9(c))。また、ゲート電極5上のゲート絶縁膜層15を、半導体層16と連続的に成膜しても良い(図9(c))。

0069

これら一連の半導体層16を成膜後に再度パターニングを行う。この際、第1工程の場合と同様に、スピンコートなどによりポジ型感光性樹脂層を成膜後、図8に示したパターンのマスク27を用いて露光を行う(図9(d))。図8に示したマスク27は、半導体層パターン28と円形パターン29等から構成されている。図7に示したマスクパターン21と図8に示したマスクパターン27との関係を図9に示す。アライメントマークを用いてマスクの合わせを行った場合、図9に示した通り、図7に示した円形パターンの中心の位置と、図5に示した円形パターンの中心の位置は同じ位置にある設計になっている。この2つのマスク21,27の違いは円形パターンの半径にある。即ち、図7に示したマスク21の円形パターンよりも図8に示したマスク27の円形パターンの半径の方が小さくなるように設計されている。この結果、図9(e)に示すようにエッチング後は、ゲート電極6と同じ金属材料層19の円形パターン層5’よりも半導体層16(アモルファスシリコン層16a及び不純物層16b)により形成された円形パターン層16’(円形パターン層16a’及び円形パターン層16b’)の方が小さくなる。

0070

(第4工程)第4工程では、層間絶縁膜層17を成膜した後、信号配線18b及びソース・ドレイン電極18aの形成のため、金属材料層30をスパッタリングなどの方法で成膜し、次いで第1工程及び第3工程と同様にポジ型感光性樹脂20を成膜する((図11(f))。その後、図10に示すようなパターンのマスク31を用いて露光・現像を行う((図11(g))。さらに、RIEなどのドライエッチングプロセスにより金属材料層30のパターニングを行う。この結果、円形パターン層17’、円形パターン層18a’が形成される。ここで、マスク31は、図11のような関係に設計しておく。即ち、マスク31の円形パターンの中心は、マスク21,27の円形パターンの中心と同じ位置であるが、円形パターンの大きさが小さくなるように設計しておく。こうして、3つのマスク31、マスク27、マスク21はその円形パターンの中心位置は同じであるけれども、マスク31、マスク27、マスク21の順で円形パターンの半径が小さくなるように設計しておくことにより、図11(h)に示すような階段状の円形パターン層を得ることができる。

0071

(第5工程)絶縁膜層8を形成した後、ソース・ドレイン電極18aとの電気的な導通部であるコンタクトホール9を形成するため、第3工程と同様にポジ型感光性樹脂を成膜後、マスクを用いてパターニングを行う。さらに、エッチングなどにより第1の絶縁膜層8のパターニング及びコンタクトホール9の形成を行う(図5(d))。

0072

(第6工程)第6工程では、反射電極2をスパッタリングなどの成膜プロセスにより成膜後、フォトリソグラフィーによりパターニングを行う。この結果、円形パターン層18a’上に円形パターン層8’が形成される。

0073

こうして第1工程から第6工程を経て形成された反射電極は、図5(e)に示すように、複数の段差構造体に沿うため、凹凸状に形成されることになる。さらに、段差構造体の各層は最上層になるほど小さくなるように形成されているため、凹凸形状のうち平坦な部分の占める面積比率が従来例、例えば、特開平9−54318号公報、特開平11−133399号公報、特開平11−258596号公報などに記述されている反射電極に比べて小さくすることができる。

0074

また、特許公報第2756206号記載のように、アクティブマトリクス素子がその表面に形成された基板上に新たに感光性樹脂を用いて凹凸を形成する工程では、感光性樹脂の塗布、マスクを介しての露光、現像など一連のフォトリソグラフィープロセスが1工程分増加するため、工程増加分の固定費の増大、例えば、感光性樹脂材料費、現像液費、マスク作製費などの増加、また、全行程への歩留まりの低下、タクト増大などによるコストの増加につながる。この点に関して、上記実施の形態1によれば、アクティブ素子形成後の上記フォトリソグラフィープロセスがないため、特許公報第2756206号記載の製造方法に比べて、製造コストの低下を図ることができる。

0075

ここで、前記工程を経て製造された反射電極2の反射特性の評価方法について説明する。尚、反射板のみ作製して、反射電極2の反射特性の評価を行った。具体的には、図12に示すように、平行光源35から白色光36を入射して輝度計38により反射光強度37(本実施の形態の場合は、散乱光強度)を測定する。この際、光源35は反射電極2が形成されている基板4の法線方向に配置しておき、輝度計を入射光と反射電極水平面とが交わる円面の中心から等距離になるように回転させながら測定する。また、実際の液晶表示装置の反射特性を再現するため対向基板14を屈折率大凡1.5となる材料層を挟み込むように配置しておく。このときの測定結果図13に示す。同様にして、特開平9−54318号及びに特開平11−13399号ならびに特開平11-258596号記載の反射電極の反射特性を評価した結果を図14に示す。これら反射特性を示す図13,14において、横軸散乱角基板法線方向からの輝度計の測定角)、縦軸は散乱光強度を示すが、ここでは単位は任意としている。図13図14から明らかなように、本実施の形態に示されている反射電極の反射特性の方が、平行光源からの入射光に対する正反射が観測されている散乱角を中心に広い散乱角の範囲でほぼ一定でより明るい強度を示すことがわかる。以上のように、本実施の形態に係る反射電極において、広い散乱角の範囲において、良好な輝度の反射電極を製造することができた。

0076

また、反射特性を複数の反射電極付き基板について行ったところ、本実施の形態に係る反射電極では、反射金属材料層などの剥離や亀裂などはほとんど観察されなかった。

0077

(第7工程)第1工程から第6工程までの工程を経た絶縁性基板について、さらに、反射電極の上に液晶分子配向させるためのポリイミド系高分子材料もしくはポリアミック酸系高分子材料を塗布、焼成する。次いで、透明電極及びカラーフィルターを有する透明基板と、アクティブマトリクス素子及び反射電極とを具備する絶縁性基板とを、樹脂製スペーサなどを介して一定の間隙を保持するように貼り合わせ、さらに基板間の間隙に液晶材料封入しておく。さらに、駆動回路実装などを経て反射型液晶表示装置が作製される。

0078

前記方法で作製された液晶表示装置を用いて、外光下において、映像信号を入力し、映像表示を観察したところ、フリッカーなどの表示不良は観察されなかった。また、映像信号の電圧を調整し、ある一定の外光下で輝度の最小値最大値との比からコントラストを評価したところ、単純マトリクス駆動した液晶パネルとほぼ同じ値を得ることができた。

0079

尚、本反射型液晶表示装置の構成であるが、光学フィルムとして偏光板1枚に位相差板を用い、液晶材料として、TN型の液晶材料を用いて評価を行ったが、偏光板を用いず、2色性を有する色素を用いたゲストホスト液晶材料を用いて行っても差し支えない。

0080

また、白表示並びに黒表示のための映像信号をこの反射型液晶表示装置に入力し、SCEでのコントラストを測定したところ、従来の反射型液晶表示装置よりも良好な表示品位を得ることができた。

0081

(実施の形態2)図15は実施の形態2に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図16はその一部を拡大した断面図である。本実施の形態2は、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態2が実施の形態1と異なるのは、段差構造体の積層された各円形パターン層が非対称な構成になっていることである。このような構成としたのは、以下の理由による。

0082

即ち、前記実施の形態1における反射型液晶表示装置の評価過程において、新たに課題が生じた。光源からの入射方向に輝度のピークが存在する。観察者がこのような反射型液晶表示装置を用いて映像を観察すると、その視界内中央に白色の輝点があるように見えるため、他の部分への影響を生じる。この輝点を視野の中央から可能な限り、離れた位置にずらす必要が生じた。これを解決するためには、傾斜角分布を全体的に角度の大きな方向へずらす必要がある。そこで、段差構造体の積層された各層が非対称な構成とすることにより、正反射方向を観察者の視野角の中央部から離れた位置にずらすことができ、良好な表示品位が得られることになる。

0083

次に、実施の形態2に係る反射型液晶表示装置39の製造方法について説明する。実施の形態1の製造方法と同様の製造工程を経るが、各工程でのフォトリソグラフィープロセスで用いるマスク40のパターン形状が異なる。このマスク40のパターンにつき、図17を用いて説明する。図7、8、10と同様に円形パターンが形成されているが、実施の形態1と異なる箇所は円形の中心が同じ位置にあるのではなく、図17に示すようにある方向にずらすことにより、非対称な形状を各層の積層により構成する。前記マスク40を用いて、TFT素子3を構成する各層を積層、パターニングを繰り返し、反射電極を最上部に成膜する。

0084

前記工程により作製した反射電極について、図12に記載した評価装置を用いて、実施の形態1と同様の評価方法で反射特性を評価した。この結果、本実施の形態2に係る反射電極の反射特性は、偏向しており、光源からの入射光の方向、即ち、正反射が観測されるべき角度には輝度のピークが観測されなった。

0085

また、本実施の形態2に係る反射板上に配向膜を形成し、この反射板と、配向膜が形成されたカラーフィルタ付き透明電極基板と貼り合わせ、液晶材料の封入、周辺駆動回路など実装工程を経て反射型液晶表示装置39を作製した。この反射型液晶表示装置39について、図12の評価装置を用い、白及び黒表示信号を入力することにより、コントラストを測定した。従来正反射が観測されるべき角度にはピークが観測されなかった。このように、段差構造体80の各層を非対称に積層することにより、正反射方向を観察者の視野角の中央部から離れた位置にずらすことができ良好な表示品位を得ることができた。

0086

(実施の形態3)図18は実施の形態3に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図19はその一部の拡大図であり、図20は実施の形態3に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。本実施の形態3は、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態3は、段差構造体80の積層された各層のうち第1の絶縁膜層8の一部がパターニングされ、且つ溶融変形により丸みを帯びた形状となっていることである。このような構成により、広い散乱角の範囲でほぼ一定でより明るい光強度を示す反射型液晶表示装置が得られる。

0087

次に、実施の形態3に係る反射型液晶表示装置41の製造方法について説明する。実施の形態1の製造方法とほぼ同様である(図20(a)〜図20(f))が、第1の絶縁膜層8に代えて、第1の絶縁膜8と材料が異なる絶縁膜層42を使用する点が異なる。絶縁膜層42としては、有機材料からなる感光性樹脂であることが望ましい。また、さらには、露光現像後の形状を適当な温度下で加熱することで変形するような感光性樹脂であることが望ましい。加熱後の形状は図20(e)に示すような形状となる。続く工程において、反射率の良好な金属をスパッタなどにより成膜後、反射電極2を形成する(図20(f))。

0088

上記、工程を経て、製造された反射電極は、特開平8−184846号に記載されている工程よりも、フォトリソグラフィープロセスが少ないため、タクトの増大、歩留まり減少の抑制等の効果により、コストを抑制することができた。

0089

ここで、前記工程を経て製造された反射電極の反射特性の評価方法について説明する。図12に記載した評価装置を用いて、実施の形態1と同様の評価方法で反射特性を評価した。この結果を図21に示す。図21から明らかなように本実施の形態3に示されている反射電極の反射特性の方が、平行光源からの入射光に対する正反射が観測されている散乱角を中心に広い散乱角の範囲でほぼ一定でより明るい強度を示すことがわかる。以上のように、本実施の形態に係る反射電極において、広い散乱角の範囲において、良好な輝度の反射電極を製造することができた。

0090

(実施の形態4)図22は実施の形態4に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図23はその一部拡大図であり、図24は実施の形態4に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。本実施の形態4は、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態4は、段差構造体80の積層された各円形パターン層のうち絶縁膜層44の一部がパターニングされて段差構造体80を囲い込む構成になっていることを特徴としている。このような構成により以下の効果を奏する。

0091

(1)反射金属材料層などの剥離や亀裂などはほとんど観察されなかった。

0092

(2)また、外光下において、映像信号を入力し、映像表示を観察したところ、フリッカーなどの表示不良は観察されなかった。

0093

(3)また、映像信号の電圧を調整し、ある一定の外光下で輝度の最小値と最大値との比からコントラストを評価したところ、単純マトリクス駆動した液晶パネルとほぼ同じ値を得ることができた。

0094

上記効果(1)〜(3)が得られる理由は、段差構造体を絶縁膜層44が囲い込んでおり、この結果、電界によるオフ時のリークが抑制されているためである。

0095

尚、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法は、図24に示すように基本的には、実施の形態1と同様である。但し、本実施の形態4では、絶縁膜層44が段差構造体を囲い込むように、絶縁膜層44のパターニングを行う点が、実施の形態1と異なる。

0096

(実施の形態5)図25は実施の形態5に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図26はその一部拡大図である。本実施の形態5は、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態5は、段差構造体の積層された各層のうちゲート絶縁膜層15の一部がパターニングされ、しかも、ゲート絶縁膜層15が同一組成であって且つ膜密度の異なる2層から構成されていることを特徴とするものである。このような膜密度の異なるゲート絶縁膜層15を用いることにより、膜厚を適宜調整すれば、段差構造体の形状を任意に制御することが可能となり、この結果、反射電極の凹凸形状の制御を高精度で行うことが可能となる。

0097

次に、本実施の形態5に係る反射型液晶表示装置45の製造方法について説明する。実施の形態1記載の反射型液晶表示装置の製造方法と同様の製造工程を経るが、同一の組成からなるゲート絶縁膜層15であって、異なるプロセス条件により成膜されている点が異なっている。例えば、ゲート絶縁膜層15について、窒化珪素SiNxを用いる場合には、プラズマCVDなどにより成膜を行う。この際、原材料であるシランSiH4、アンモニアNH3、窒素N2などの量論比、成膜時の温度を適切に調整することにより、所謂膜密度を調整することが可能となる。これら膜密度の異なる絶縁膜をエッチングによりパターニングを行うと、一般に、膜密度の大きいもの程エッチングの速度が遅くなる。従って、図26に示すように、第1層目に膜密度の大きい窒化珪素SiNx46、第2層目には膜密度の小さい窒化珪素SiNx47を成膜しておき、次に、エッチングを行うと、テーパー状にエッチングされる。この際のテーパーは角度が異なる。また、上層に膜密度の小さい絶縁膜を成膜しているため、第1層目よりも第2層目の方が角度が大きくできる。このように、膜密度の異なる絶縁膜を成膜することにより、より形状制御を高くすることができる。また、膜厚を適切に調整することにより、凹凸の形状を制御することができる。

0098

次いで、半導体層16、信号配線18bやソース・ドレイン電極18a等の金属層などの成膜・パターニング工程に行った後、反射率の良好な金属をスパッタなどにより成膜後、反射電極2を形成する。

0099

以上の工程を経た反射電極の反射特性は、入射する光に対して正反射方向への出射光が少なく、良好な散乱特性を有するものであった。

0100

さらに、上記工程を経て作製された反射電極が形成された基板を用いて、実施の形態1と同様の工程を経て、反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶表示装置を用いて映像表示を行ったところ、広い視角範囲ペーパーホワイト性の高く、明るくコントラストの良好な映像を得ることができた。

0101

(実施の形態6)図27は実施の形態6に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図28はその一部拡大図であり、図29は実施の形態6に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。本実施の形態6は、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態6は、TFT3を構成する積層された各層のうち、ソース・ドレイン電極18aにも凹凸構造が形成されていることを特徴とするものである。このような構成とするのは以下の理由による。即ち、反射電極2下に凹凸構造を形成するだけでは、平坦部はなくならず、ソース・ドレイン電極上に凹凸を形成することにより、より良好な反射特性を有する反射電極、さらには良好な表示品位の反射型液晶表示装置を得ることができる。尚、信号配線、ゲート配線及びTFTの何れか1つの上面を凹凸状とするようにしてもよい。

0102

次に、実施の形態6に係る反射型液晶表示装置48の製造方法について説明する。実施の形態1記載の反射型液晶表示装置の製造方法と同様の製造工程を経るが、ソース・ドレイン電極18aを形成後、その上部に絶縁膜層49を形成する。この際、絶縁膜層49としては、有機材料からなる感光性樹脂であることが望ましい。また、さらには、露光現像後の形状を適当な温度下で加熱することで変形するような感光性樹脂であることが望ましい。加熱後の形状は図29(e)に示すような形状となる。続く工程において、反射率の良好な金属をスパッタなどにより成膜後、反射電極2を形成する(図29(f))。

0103

尚、反射電極層を成膜後、画素電極をパターニングする工程において、同時にソース電極とドレイン電極とのパターニングを行い、TFTがスイッチング素子として作用するようにしておく。

0104

以上の工程を経た反射電極は、予めTFTを構成する積層された各層をパターニングすることにより凹凸が形成されており、このため、反射特性は、入射する光に対して正反射方向への出射光が少なく、良好な散乱特性を有するものであった。

0105

さらに、上記工程を経て作製された反射電極が形成された基板を用いて、実施の形態1と同様の工程を経て、さらに反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶表示装置を用いて映像表示を行ったところ、広い視角範囲でペーパーホワイト性の高く、明るくコントラストの良好な映像を得ることができた。

0106

(実施の形態7)図30は実施の形態7に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態7では、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態7に係る反射型液晶表示装置54は、透過型兼用の反射型液晶表示装置であり、反射電極2の一部に透明電極55が形成され、光透過部位(透明電極55が形成された平坦部位)の厚みと、前記光透過部位以外の部位(段差構造体が形成された部位)の厚みとが異なることを特徴とする。

0107

次に、実施の形態7に係る反射型液晶表示装置54の製造方法について説明する。実施の形態1記載の反射型液晶表示装置の製造方法と同様の製造工程を経るが、絶縁性基板4上の一部に反射電極2が形成されず、基板4裏面から光を入射した場合、透過する部位を有するように各層の形状をパターニングする。この際、続く工程において、反射率の良好な金属をスパッタなどにより成膜後、反射電極2を形成する。さらに、反射電極2を形成後、ITOなどの透明電極55をスパッタなどにより成膜する。

0108

以上の工程を経た反射電極の反射特性は、入射する光に対して正反射方向への出射光が少なく、良好な散乱特性を有するものであった。

0109

さらに、上記工程を経て作製された反射電極が形成された基板を用いて、実施の形態1と同様の工程を経て、さらに反射型透過型兼用液晶表示素子を作製した。さらに、透過型モードでの使用のために、冷陰極管と反射板と導光板からなるバックライトユニット等を固定しておく。この透過型兼用の反射型液晶表示装置54を用いて映像表示を行ったところ、明るい外光下では広い視野角範囲でペーパーホワイト性の高く、明るくコントラストの良好な映像を得ることができた。一方、暗い環境下でもバックライトを点灯することにより、視認性の良好な映像表示を行うことができた。

0110

尚、透過型兼用の反射型液晶表示装置54の基板間隔であるが、望ましくは透明電極55の形成されている部位とカラーフィルター13等が形成されている対向基板14との間隔は、反射電極2の形成されている部位のそれよりも大きいことが映像表示上望ましい。このため、例えば、各層を適切にパターニングすることにより、図30に示すように反射電極2形成部位透過電極55形成部位との膜厚を異なるように成膜しておけばよい。

0111

(実施の形態8)図31は実施の形態8に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態8では、前記実施の形態7に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態8に係る反射型液晶表示装置56は、実施の形態7と同様に透過型兼用の反射型液晶表示装置である。但し、本実施の形態8では、透明電極55下もしくは透明電極55上にマイクロレンズ57(集光手段に相当)を有していることを特徴としている。

0112

次に、実施の形態8の記載の反射型透過型兼用液晶表示装置の製造方法について説明する。実施の形態7記載の反射型液晶表示装置の製造方法と同様の製造工程を経るが、透明電極が形成されている部位下もしくは部位上にマイクロレンズ57を形成しておく。望ましくは、反射電極55下に形成されている絶縁膜に透明性の感光性樹脂を用いる。この際、図に示すように、パターニングを行い、加熱処理を行うと、反射電極形成部位は感光性樹脂の熱だれによって凹凸形状が構成され、一方、透明電極形成部位では、図に示すように、感光性樹脂が熱だれにより変形し、レンズ形状になる。このように、絶縁性膜に加熱により熱だれを生じる感光性樹脂を用いると、反射電極下の凹凸形状と、透明電極下の集光のためのマイクロレンズを同時に形成することができる。続く工程において、反射率の良好な金属をスパッタなどにより成膜後、反射電極を形成する。さらに、反射電極層を形成後、ITOなどの透明電極をスパッタなどにより成膜する。

0113

以上の工程を経た反射電極の反射特性は、入射する光に対して正反射方向への出射光が少なく、良好な散乱特性を有するものであった。

0114

さらに、上記工程を経て作製された反射電極が形成された基板を用いて、実施の形態1と同様の工程を経て、さらに反射型透過型兼用液晶表示素子を作製する。この際、透過型モードでの使用のために、冷陰極管と反射板と導光板からなるバックライトユニット等を固定しておく。この反射型透過型兼用液晶表示装置を用いて映像表示を行ったところ、明るい外光下では広い視野角範囲でペーパーホワイト性の高く、明るくコントラストの良好な映像を得ることができた。一方、暗い環境下でもバックライトを点灯することにより、視認性の良好な映像表示を行うことができた。尚、マイクロレンズが形成されているため、実施の形態7の反射型透過型兼用液晶表示装置と比べてバックライト点灯時の輝度は1.3倍程度向上させることができた。

0115

また、対向基板上に形成したカラーフィルターを反射型、透過型として2種類の光学濃度のものを形成し、マイクロレンズの集光性を利用することにより、反射型モードおよび透過型モードの各々の使用時に色再現範囲の広い良好な映像表示を行うことが可能となる。

0116

(実施の形態9)図32は実施の形態9に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図33はその一部拡大図であり、図34は実施の形態9に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。本実施の形態9では、上記実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態9では、TFT3のソース・ドレイン電極18a上を覆う第1の絶縁膜層8が、コンタクトホール形成領域のみがパターニングされ、その他の部分はパターニングされていないことを特徴とするものである。このような構成により、第1の絶縁膜層8のパターニングにおけるタクトの低下を防止することができるという特有の効果を奏する。以下にその理由について説明する。

0117

ソース・ドレイン電極18a上を覆う第1の絶縁膜層8は、窒化珪素(SiNx)膜を使用するのが一般的であり、従来例においても、また、上記実施の形態1〜8においても、第1の絶縁膜層8としては、窒化珪素(SiNx)膜が使用されている。ところで、かかる窒化珪素膜を絶縁膜として使用した場合、窒化膜はパターニングが容易でないという性質を有するため、以下の問題が生じる。即ち、窒化珪素膜を絶縁膜として使用し、反射電極2下の絶縁膜8をドライエッチングプロセスにより柱状などにパターニングを行うと、エッチングされる領域が大きくなるため、エッチング工程に多大な時間を費やすことになり、タクトの低下を招くという問題が判明した。そこで、本実施の形態9では、当該第1の絶縁膜層8はコンタクトホール形成領域のみをパターニングし、タクトの低下を防止するようにしたものである。

0118

次いで、図34を参照して、実施の形態9に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。本実施の形態9の製造方法は、基本的には実施の形態1の液晶表示装置の製造方法と同一である。従って、本実施の形態9における製造方法の特徴的な事項についてのみ説明することにする。

0119

先ず、本実施の形態1と同様に第1工程でゲート配線6、ゲート電極5及円形パターン層5’を形成する(図34(a))。次いで、第2工程でゲート絶縁膜層15を形成する。次いで、第3工程で半導体層16及び円形パターン層16’を形成する(図34(b))。次いで、第4工程でソース・ドレイン電極18及び円形パターン層18’を形成する(図34(c))。次いで、第5工程において第1の絶縁膜層8を形成した後、ソース・ドレイン電極18aとの電気的な導通部であるコンタクトホール9を形成するため、第3工程と同様にポジ型感光性樹脂を成膜後、マスクを用いてパターニングを行う。この際に使用するフォトマスクが実施の形態1とは異なる。即ち、本実施の形態9において使用するフォトマスクは、コンタクトホール9に対応する領域のみが透光部分とされたマクスパターンを有している。このようなマスクを用いてポジ型感光性樹脂層を露光・現像することにより、光の照射された部分が溶解して消失する。そして、この状態でドライエッチングを行うことにより、第1の絶縁膜層8に所定のコンタクトホール9が形成される(図34(d))。尚、コンタクトホール9の形成後は、ポジ型感光性樹脂層は第1の絶縁膜層8から剥離する。

0120

ここで、第1の絶縁膜層8としては窒化珪素を使用し、膜厚を2700Åに成膜しておき、上述のとおりにコンタクトホール部9のみエッチングすると、この工程は60秒で終了した。一方、実施の形態1と同様に、画素部のうち、コンタクトホール9以外の部分もドライエッチングによりパターニングすると、150秒要した。従って、本実施の形態に係る製造方法では、タクトは、250%改善されることになる。

0121

その後は、実施の形態1と同様に、第6工程で反射電極2をスパッタリングなどの成膜プロセスにより成膜後、フォトリソグラフィーによりパターニングを行う。

0122

こうして第1工程から第6工程を経て形成された反射電極2は、図34(e)に示すように、複数の段差構造体80に沿って凹凸状に形成される。さらに、段差構造体80の各層は最上層になるほど小さくなるように形成されているため、凹凸形状のうち平坦な部分の占める面積比率が従来例、例えば、特開平9−54318号公報、特開平11−133399号公報、特開平11−258596号公報などに記述されている反射電極に比べて小さくすることができる。

0123

また、特許公報第2756206号記載のように、TFTがその表面に形成された基板上に新たに感光性樹脂を用いて凹凸を形成する工程では、感光性樹脂の塗布、マスクを介しての露光、現像など一連のフォトリソグラフィープロセスが1工程分増加するため、工程増加分の固定費の増大、例えば、感光性樹脂材料費、現像液費、マスク作製費などの増加、また、全行程への歩留まりの低下、タクト増大などによるコストの増加につながる。この点に関して、上記実施の形態9によれば、TFT3形成後の上記フォトリソグラフィープロセスがないため、特許公報第2756206号記載の製造方法に比べて、製造コストの低下を図ることができる。

0124

尚、特開平9−54318号公報などに示されている方法と同様に、TFTを構成する半導体層、ソース・ドレイン電極層など各層を積層した後、ドライエッチングにより形状をパターニングした後、さらに窒化珪素膜を形成し、コンタクトホールのみをエッチングしても同様にタクトの向上が可能である。

0125

上記の例では、第1の絶縁膜層8は窒化珪素を用いたけれども、酸化珪素(SiOx)を用いてもよい。

0126

また、第1の絶縁膜層8の膜材料としては感光性樹脂を用いてもよい。尚、膜材料として感光性樹脂を用いる場合には、デバイス動作性能信頼性が窒化珪素膜と比べると劣るけれども、パターニングが容易であるという利点がある。従って、第1の絶縁膜層8の膜材料としては感光性樹脂を用いる場合は、コンタクトホール形成領域に加えて、コンタクトホール形成領域以外の部分についてもパターニングするようにしてもタクトの低下を招くこともない。勿論、第1の絶縁膜層8の膜材料としては感光性樹脂を使用する場合に、窒化珪素膜を使用する場合と同様に、コンタクトホール形成領域のみパターニングしてもよい。

0127

(実施の形態10)図35は実施の形態10に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図36はその一部拡大図であり、図37は実施の形態10に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。本実施の形態10では、実施の形態9に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態10では、コンタクトホール形成のため窒化珪素からなる第1の絶縁膜層8上に形成された感光性樹脂層を、コンタクトホール形成後も除去せずに残しておくことを特徴とするものである。即ち、前述の実施の形態9における第5工程においては、コンタクトホール9を形成するのに、第1の絶縁膜層8上にポジ型感光性樹脂層60を形成し、露光・現像を行ない、ドライエッチング後には、このポジ型感光性樹脂層60を剥離する工程がある。そのため、タクトの低下を招き、コスト増大につながる。この課題を解決するため、本実施の形態10では、ポジ型感光性樹脂層60を除去せず、そのまま残すことを特徴とするものである。

0128

更に、本実施の形態10では、感光性樹脂層60の内周面及び第1の絶縁膜層8の内周面は、面一に連なり、同一傾斜角度となっている。このようコンタクトホールの形状により、例えばコンタクトホール内周面に部分的に突出した形状であると、その部分において、反射電極2とコンタクトホール内周面との密着性が悪くなり、この結果、反射電極2に亀裂や剥離が発生して、表示特性の低下を招くことになるが、本実施の形態のようにコンタクトホールの内周面が凹凸のない連続した面となっているため、かかる問題点を解消することができる。

0129

尚、本実施の形態10では、感光性樹脂層60を第1の絶縁膜層8から剥離せずに残しておくため、感光性樹脂層60は従来使用されているノボラック系の感光性樹脂に代えて、アクリル系の感光性樹脂が使用されている。ノボラック系の感光性樹脂は耐熱性に劣り、基板から剥がれ易いという性質を有しているため、デバイスの信頼性が劣るからである。一方、アクリル系の感光性樹脂は耐熱性が良好であり、基板に強固にくっついた状態を維持する性質を有しているため、かかる問題点の発生はない。

0130

また、感光性樹脂層60の材料としては、アクリル系に限らず、感光性及び耐熱性を有する材料であればよい。

0131

次いで、上記構成の液晶表示装置の製造方法について説明する。本実施の形態における製造方法は、基本的には実施の形態9の製造方法と同一であり、従って、本実施の形態に係る製造方法の主たる特徴のみ説明することにする。

0132

上記実施の形態9と同様に、第1工程及び第2工程を経て、第3工程において、図37(a)で示すように、ソース・ドレイン電極18a上を覆って、窒化珪素を厚み2700Åで成膜して、第1の絶縁膜層8を形成する。次に、図37(b)に示すように、第1の絶縁膜層8上にアクリル系のポジ型感光性樹脂(例えば、JSR株式会社製のPC403(商品名))を厚み7000Åで塗布して感光性樹脂層60を形成する。そして、フォトマスク59を用いて感光性樹脂層60のコンタクトホール形成領域のみが除去されるように、露光・現像を行い、更に第1の絶縁膜層8のエッチングを行い、感光性樹脂層60にコンタクトホール70A(図38参照)を形成し、第1の絶縁膜層8にコンタクトホール70B(図38参照)を形成する。この感光性樹脂層60の現像及び第1の絶縁膜層8のエッチングにおけるエッチャントとしては、塩素系ガスフッ素系ガス混合ガスを使用する。ここで、注目すべきは、図38(a)に明らかに示すように、コンタクトホール70Aの内周面と、コンタクトホール70Bの内周面とが、同一傾斜角度で面一に連なっていることである。このようなコンタクトホール70A,70Bの形状により、図38(b)に示すように、反射電極2とコンタクトホール70A,70Bの内周面との密着性が良好となり、コンタクトホールでの反射電極の亀裂や剥離に起因した表示特性の低下を防止することができる。尚、このようなコンタクトホール70A,70Bの上記形状を得るためには、例えば、エッチャントの組成(塩素系ガスとフッ素系ガスの混合比)、エッチング時間等を適宜調整すればよい。

0133

次いで、図37(d)に示すように、基板全体を加熱する。加熱にはホットプレートを用い、120℃で5秒間加熱する。この加熱工程後、感光性樹脂層60は溶融変形し、TFT及び段差構造体の凹凸状に沿って形成される。これにより、段差構造体の層として感光性樹脂層60を用いることができる。

0134

次いで、図37(e)に示すように、反射率の高い金属、例えば、AlやAg系の合金などを成膜して、反射電極2が形成されるとともに、反射電極2がコンタクトホール70A,70Bを介してソース・ドレイン電極18aと電気的に接続されることになる。

0135

次いで、上記方法により作製された反射型液晶表示装置について、白表示となるような信号を入力し、前述の方法で反射特性を測定した。この結果、正反射の強度が抑制されていることが分かった。この原因として、ポジ型感光性樹脂により凹凸間にある平坦部が埋められ、結果的に正反射が抑制されていることが判明した。このように、ポジ型感光性樹脂を適切な膜厚で塗布する事によって、正反射が抑制され、写り込みの少ない反射型液晶表示装置を得ることができた。

0136

(実施の形態11)図39は実施の形態11に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態11は、実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を示す。上記実施の形態1〜10では、ゲート電極5を構成する金属材料層をパターニングして得られた各円形パターン層5’のそれぞれに、1つの段差構造体80が形成されるように構成されていたけれども、本実施の形態11では円形パターン層5’上に複数の段差構造体80を形成して、凹凸状反射電極2の下地層としたことを特徴とするものである。このような構成により、反射電極2の凹凸間の平坦部面積を更に小さくすることができ、正反射の強度を抑制して表示特性の向上した反射型液晶表示装置を得ることができる。

0137

尚、本実施の形態11の構成を、実施の形態1〜10の構成にも適用することができる。また、実施の形態1〜10と本実施の形態11とを混在させた構成であってもよい。即ち、円形パターン層5’に1つの段差構造体80が形成された構成のものと、円形パターン層5’に複数の段差構造体80が形成された構成のものとが混在した凹凸構造を、凹凸状反射電極2の下地層とした構成であってもよい。

0138

(実施の形態12)図40は実施の形態12に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図41及び図42は実施の形態12に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。本実施の形態12は、実施の形態1〜9に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態12は、円形状パターン上に形成された段差構造体80(第1の積層パターンに相当する)の他に、補助容量(蓄積容量)形成用の共通電極(容量電極)66を絶縁性基板4上に形成し、この共通電極66上に段差構造体81(第2の積層パターンに相当する)を複数形成して凹凸状反射電極2の下地層としたことを特徴とするものである。このような構成により、フリッカーの発生を防止することができるとともに、正反射が抑制され、写り込みの少ない反射型液晶表示装置を得ることができる。以下にその理由について説明する。

0139

画素電極の面積が小さい場合に、TFT3を形成する積層された各層を1層以上もしくは2層以上パターニングすることにより反射電極2下に凹凸を形成したところ、フリッカーを生じるという新たな課題が判明した。この原因について追究したところ、画素電極の面積が小さいため、画素に蓄積される電荷が小さく、1フレームの画像を書き込んでいる間に電荷を保持することができないために生じる現象であることが判明した。そこで、この課題を解決するため、ゲート電極5を構成する金属材料層をパターニングし、対向電極と同じように接地する回路構成とした共通電極66を形成した。この共通電極66による補助容量の形成により、前記フリッカーはほとんど生じなくなった。しかしながら、この補助容量用の共通電極66を有する基板について、白表示を行うように信号を送りながら、前述の測定装置により、反射特性を測定したところ、正反射の強度が強くなってしまった。そこで、再度、凹凸の形成されている反射電極の形状を評価したところ、反射電極のうち共通電極66がその下部に形成されている部分に平坦部が多くなっていることが判明した。

0140

そこで、補助容量を形成し容量不足に起因したフリッカーの防止を図るとともに、正反射強度の低減を図るべく、共通電極66上に複数の段差構造体81を形成するようにしたものである。このような構成であれば、共通電極66の直上で反射電極2に凹凸形状が得られ、反射電極2の凹凸間の平坦部面積を可及的に低減し、正面での正反射強度を低減することが可能となる。尚、本実施の形態12では、円形パターン層で構成される第1種類の段差構造体80はTFT3の構成する層の一部を使用して構成され、共通電極66上の第2種類の段差構造体81はTFT3とは異なる別の層から構成されている。

0141

次いで、上記構成の反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。先ず、絶縁性基板4上にTFT3及びTFT3の層の一部を使用した第1種類の段差構造体80を形成する。この形成工程は、上記第1工程1〜第8工程により達成される。こうして、TFT3及び第1種類の段差構造体80を形成後に、共通電極66上に第2種類の段差構造体81を形成する。尚、第1工程〜第8工程において、共通電極66が形成されている部分では、図41(b)に示すように、ゲート絶縁膜15、アモルファスシリコン層16a、不純物層16bまで成膜した後、ドライエッチングにより、アモルファスシリコン層16a及び不純物層16bを除去する。また、図41(c)に示すように、共通電極部66以外のところでは、ソース・ドレイン電極18aの形成およびパターニングを行うが、共通電極部66ではドラエッチングによりソース・ドレイン電極18aを除去する。その後、図42(d)に示す工程において、第1の絶縁膜層8の形成、並びにコンタクトホール9形成のためのパターニングを行う。

0142

次いで、共通電極66上に第2種類の段差構造体81を形成する処理工程を行う。具体的には、共通電極66上にポジ型感光性樹脂、例えば、PC403(商品名:JSR株式会社製)を塗布して感光性樹脂層を形成する。次いで、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて露光し、次いで、露光された感光性樹脂層を現像する。これにより、共通電極上に複数の段差構造体81が形成される(図42(e))。次いで、反射率の高い金属、例えば、Al、Ag系合金などを成膜して、凹凸状の反射電極2が得られることになる(図42(f))。

0143

次に、上記方法で作製した反射型液晶表示装置について、上記と同様の方法で反射特性を測定した。尚、実験の条件としては、白表示となるような信号を入力した。この結果、正反射の強度が抑制されていることが分かった。この原因として、ポジ型感光性樹脂による段差構造体81の形成により、共通電極66上の平坦部が埋められ、結果的に正反射が抑制されていることが判明した。このように、共通電極66上に凹凸状の積層構造を形成することにより、正反射が抑制され、写り込みの少ない反射型液晶表示装置を得ることが理解される。

0144

上記の例では、第2種類の段差構造体81は、感光性樹脂により形成したけれども、本発明はこれに限定されるものではなく、TFT3形成後に、別途金属材料や又は半導体材料で形成するようにしてもよい。

0145

また、上記の例では、第2種類の段差構造体81は、TFT3とは異なる層により構成されていたけれども、第1種類の段差構造体80と同様にTFT3を構成する層の一部を使用する構成であってもよい。

0146

(実施の形態13)図43は実施の形態13に係る反射型液晶表示装置の要部断面図であり、図44は上から観察したときの共通電極の一部を示す平面図である。本実施の形態13は、実施の形態12に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態13では、共通電極66を予めパターニングすることにより、凹凸構造を形成することを特徴とするものである。以下に、具体的な構成を説明する。共通電極66は、図44に示すように、凹凸を形成するための円形パターン状の共通電極部67と、共通電極部67を対向基板電極と同電位とするための配線68からなる。

0147

上記パターン形状の共通電極66の具体的な製造方法について説明すると、ゲート電極5となる金属材料層を成膜した後、この金属材料層上に感光性樹脂(例えば、OFPR5000(商品名:東京応化工業(株)製))を塗布し、パターン67及び配線68に対応した遮光領域を有するフォトマスクを用いて金属材料層を露光し、次いで現像を行う。しかる後に、ウェットエッチングもしくはドライエッチングにより金属材料層をパターニングする。これにより、上記パターン形状の共通電極が形成される。尚、各共通電極部67は、配線68を介して接地されている。

0148

その後の工程は、上記実施の形態12と同様にTFT形成工程後に、共通電極66上に複数の段差構造体81を感光性樹脂により形成する工程を行う。そして、TFT3及び段差構造体81を覆ってAl等を塗布し、凹凸状の反射電極2が形成される。この結果、図43に示すように、予めパターニングされた共通電極66上に段差構造体81が形成され、この段差構造体81を下地層として凹凸状の反射電極2が形成された反射型液晶表示装置が作製される。

0149

次いで、上記方法で作製した反射型液晶表示装置について、白表示となるような信号を入力し、前述の方法で反射特性を測定した。この結果、正反射の強度が抑制されていることが分かった。このように、予めパターニングされた共通電極66を使用することにより、共通電極66上の反射電極2の凹凸形状を更に制御することが可能となる。また、共通電極66を予めパターニングする構成であれば、パターンニングによる膜厚差による凹凸が形成されているため、共通電極66上に感光性樹脂を塗布すれば、その感光性樹脂をフォトリソグラフィー処理を行うことなく段差構造体81を形成することが可能となる。

0150

尚、共通電極66は、図45に示すように、配線68のない円形状パターンのみからなる構成であってもよい。但し、反射板としては、配線68がなく、フローテングの状態であっても、凹凸形成に影響はなく。従って、反射特性の向上した反射板が得られることになる。しかしながら、このような構成の反射板を液晶表示装置に適用した場合、画像データの書き込み時に、正確に充電できなくなるおそれがあり、そのため、かかる構造の表示装置はデバイスとしての機能を果たすことがてきなくなるおそれがある。従って、液晶表示装置に適用する場合は、配線68を有する共通電極は接地しておく構成とする必要がある。

0151

上記の例では、共通電極上に感光性樹脂から成る段差構造体が形成されていたけれども、共通電極上にTFTを構成する層の一部を使用して段差構造体を形成する構成であってもよい。

0152

また、共通電極のパターンは、図44に示すものに限定されず、図46に示すように、空孔パターン69でも同様に可能である。さらに、本実施の形態では、1種類の円形パターンを用いたが、その他の形状、例えば、六角形などのパターンを用いても同様に実施可能である。また、パターンの大きさも1種類のみでなく、複数種存在しても何ら実施において障害になるものでない。また、形状についても1種類のみでなく、複数種存在しても同様に実施可能である。

0153

(実施の形態14)図47は、実施の形態14に係る反射型液晶表示装置の製造工程図、図48は、同じく反射型液晶表示装置の製造工程図である。

0154

本実施の形態14は、前記実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施の形態14は、アクティブ素子と凹凸状の反射電極とが形成された基板上に、カラーフィルタを配置した構成の反射板に関するものであり、凹凸状反射電極の下方には、柱状体が積み上げられて構成される段差構造体が形成されており、前記段差構造体は、前記カラーフィルタを構成する薄膜を含むことを特徴としている。

0155

このように、上記段差構造体を構成する柱状体として、アクティブ素子以外の薄膜、即ち、カラーフィルタを構成する薄膜を用いることによっても、段差構造体の形状を任意に制御することが可能となり、この結果、反射電極の凹凸形状の制御を高精度で行うことが可能となる。

0156

次に、本実施の形態14に係る反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。実施の形態1記載の反射型液晶表示装置の製造方法と同様の製造工程を経るが、段差構造体の最上層が、カラーフィルタを構成するブラックマトリクスにより構成されている点が異なっている。尚、ゲート絶縁膜等については、図示することによりかえって複雑となるので省略して説明することとする。

0157

即ち、図47(a)に示すように、基板4上に、上記実施の形態1と同様の工程により、段差構造体80を形成し、次に、図47(b)に示すように、基板4上に例えば、カーボン等をフォトレジストに分散した樹脂ブラック61を塗布した。尚、図47、48においては、ソース配線60・60間には段差構造体80を1つだけ記載しているが、実際には多数形成されている。

0158

次いで、図47(c)に示すように、フォトマスク64を用いて露光、現像を行って、図47(d)に示すように、ソース配線60を被覆するように、ブラックマトリクス61aをパターン状に形成するとともに、段差構造体80上に樹脂ブラックからなる柱状体61bを形成した。

0159

次いで、図47(e)に示すように、前記段差構造体80を被覆するように、反射電極2を形成し、最後に図47(f)に示すようにして、反射電極上にカラーフィルタ66R・66G・66Bをマトリクス状に形成した。

0160

このように、上記段差構造体を構成する柱状体として、アクティブ素子以外の薄膜、即ち、カラーフィルタを構成するブラックブラックマトリクスを用いることによっても、段差構造体の形状を任意に制御することが可能となる。尚、ブラックマトリクスとしては、その他にも金属クロム等を用いることもできる。

0161

また、段差構造体を構成する柱状体としては、上記ブラックマトリクスだけでなく、カラーフィルタ66R・66G・66Bのそれぞれを前記柱状体として用いることも可能である。

0162

また、本実施の形態14に示すような構成を前記実施の形態1〜13に適用することは可能である。

0163

(実施の形態15)図49は実施の形態15に係る反射型液晶表示装置に用いられる反射電極における円形パターン層の配列状態を模式的に示す図である。

0164

これまでの検討の結果、さらなる新たな課題が発生した。複数の反射電極を製造している過程において、反射特性のバラツキが発生していることが判明した。この反射特性のバラツキの原因が、円形パターン層を積層する際の合わせのマージンであることが判明した。

0165

即ち、前記実施の形態1〜14では、フォトリソグラフィーによる積層の際に、円形パターン層を形成する各層の形状の制御を行っているが、このフォトリソグラフィーにおける露光時に、マスクの合わせマージンを考慮していないため、円形パターン層の配置が個々に反射電極面内でずれたり、あるいは円形パターン層からなる段差構造体80の形状が個々に希望する形状からずれたりするために、反射電極2の凹凸の傾斜角分布にバラツキが発生するからである。そこで、本実施の形態15では、各層をパターンニングする際に用いるマスクにつき、予め各画素毎に合わせマージンよりも小さい範囲内で位置をずらしたものを使用し、反射特性のバラツキ発生を防止することを特徴とするものである。尚、現状のTFT製造プロセスでは、合わせのマージンは±0.5μm、全体で1μm程度のマージンを考慮する必要がある。

0166

以下に、図49を参照して、具体的に説明すると、各画素につき、同等の位置にある円形パターン51、52、53、54について座標の指定を以下の通り、行っておく。まず、ゲート配線方向に平行にx軸、信号配線方向に平行にy軸を各々定義する。さらに、各画素のゲート配線方向のピッチをaμm、信号配線方向のピッチをbμmとする。円形パターン51の中心座標を51(x0,y0)(μm)と仮定すると、円形パターン52、53、54は、本来は、52(x0+a,y0)、53(x0,y0+b)、54(x0+a,y0+b)となるはずである。

0167

予めこれらの座標につき、マスクの合わせマージンより小さい範囲でそれぞれの方向にずれる様にマスクを設計しておく。即ち、例えば、52(x0+a−0.5,y0)、53(x0,y0+b−0.5)、54(x0+a−0.5,y0+b−0.5)となるようにしておく。実際は、±0.5μmであるので、例えば、(x0−a+0.5,y0)、(x0,y0−b+0.5)、(x0+a+0.5,y0+b+0.5)という様に円形パターンの中心座標をずらしておく。

0168

このずれの範囲で積層された円形パターン層は、凹凸のある反射電極を形成する。この反射電極上の凹凸の傾斜角分布(積層パターンを構成する各薄膜の相対位置関係)は、各画素毎に微妙に異なる。しかしながら、反射電極上のすべての画素電極で考えた場合に一定と考えることができる。即ち、その反射特性も反射電極全体ではマスクの合わせマージンを考慮してもほぼ一定とみなすことができる。

0169

積層された各層をパターニングする際に用いるパターンをマスクの合わせマージンより小さい範囲でずらして設計したマスクを用いて反射電極を製造したところ、前記課題で観察された反射特性のバラツキは観察されなかった。

0170

本実施の形態では各画素毎でのマスク上に描画パターン位置をずらすことによって、反射特性のバラツキの少ない、冗長性の高い反射電極を実現することができた。尚、上記の例では、各画素毎にパターン位置をずらすようにしたけれども、1画素を複数に分割した各分割領域毎にパターン位置をずらすようにしてもよい。

0171

(実施の形態16)本実施の形態16は、実施の形態15と同様に反射特性のバラツキを防ぐ技術に関するものである。

0172

即ち、パターニングした2層以上の薄膜からなる積層パターンを複数種有し、前記積層パターンが複数種ごとに、積層された前記薄膜の大きさの順序が異なる形状体、該形状体を反射板に備えたことを特徴としている。

0173

上記形状体を反射板に備えることにより、前記複数種の積層パターン同士によって反射特性のばらつきを小さくすることができるので、当該反射板の凹凸形状の制御性の低下を抑制することが可能となる。なお、前記形状体は、本実施の形態のように反射板に使用することができるが、その他として光学素子(レンズ)等に使用することもできる。前記形状体を、以下のように、積層した円形パターンとして詳しく説明する。

0174

前記までの工程では、フォトリソグラフィーにより積層の際に円形パターン層を形成する各層の形状の制御を行ってきた。この露光時の、マスクの合わせマージンを考慮する必要が判明した。現状のTFTプロセスでは、合わせのマージンは±0.5μm、全体で1μm程度のマージンを考慮する必要がある。

0175

本実施の形態16の反射電極について、図50を用いて説明する。図50は、実施の形態16に係る反射型液晶表示装置を構成する基板の一部概念図であり、図50(a)は、基板上に形成されたゲート金属層の形状を示す平面図、図50(b)は、図50(a)のXY線矢視断面図である。尚、ゲート絶縁膜は発明に直接関係するものではなく、図示することにより複雑となるので省略して説明することとする。

0176

即ち、基板上に任意の層、例えばAl、Crなどのゲート金属層を成膜後、目的とする図形(図50(a)に示す円形パターン)が形成されているマスク(図50(a)に示すマスク73)を用い、レジストを塗布後、露光、現像などの操作を経て、ゲート金属層のパターニングを行う。その後、窒化珪素SiNxなどからなるゲート絶縁膜を成膜する。

0177

図50に示すように、2種類の大きさの円形パターン(ゲート金属層)、即ち、円形パターン71…及び、該円形パターン71…に比較して大きさが小さい円形パターン72…が基板4上に形成されている。

0178

次に、図51に示した円形パターン71…及び円形パターン72…上にa−Siなどの半導体層を形成し、上記円形パターン71…及び円形パターン72…の大小を入れかえたマスク(図51(b)に示すマスク74)を用いて形状をパターンニングする。ここで、図51に示したマスク74を用いてレジストを塗布後、露光、現像を行い、最後にエッチング工程によって、半導体層のパターニングを行う。

0179

図51(a)、(b)に示すように、前記ゲート金属膜のパターニングで用いるマスク73と半導体層のパターニングで用いるマスク74との関係について述べると、マスク73及びマスク74によって形成される大きい円形パターン71と小さい円形パターン72の数は各々等しい。

0180

図52は、基板上に形成されたゲート金属層および半導体層のパターンを示す概略図であり、図52(a)は、その概略平面図、図52(b)は、図52(a)のXY線矢視断面図である。積層された形状は、大きい円形パターン上に小さい円形パターンが積層された形状75、小さい円形パターン上に大きい円パターンが積層された形状76から構成される。

0181

また、図53は、図52に示した状態から、マスク合わせ時のマージンδの範囲でマスクがずれを生じている時に、基板上にゲート金属膜および半導体層がずれて形成されたパターンを示す概略図であり、図53(a)は、その概略平面図、図53(b)は、図53(a)のXY線矢視断面図を示す。

0182

さらに、図54は、マスクのずれが0の時およびマスクのずれがδだけの時の基板の概略平面図、図55は、図54のXY線矢視断面図を示す。

0183

図54及び図55において、それぞれ小さい円形パターンの中心の位置ずれについて着目すると、小さい円形パターンが半導体層で形成された積層パターン77と小さい円形パターンがゲート金属膜によって形成されている積層パターン78ではずれの大きさはδであるが、そのδの方向は逆向きとなっていることが分かる。このような構成とすることにより、最終的に積層された形状では、マスクのアライメント時におけるずれの影響が緩和され、反射特性のバラツキを防ぐことができる。

0184

このような凹凸形状についてそれぞれ、前記実施の形態で記した工程により各層を成膜し、最後にAlやAg合金などの反射率の高い金属層を反射電極として成膜して形成したのち、反射特性を測定した。尚、上記マスクのずれが0である反射板の反射特性を83、上記マスクのずれがδである反射板の反射特性84とする。その結果、図56に示すように、ほぼ同一のものが得られた。

0185

また、その原子間力顕微鏡AFMを用いて表面形状を測定し、その傾斜角分布を各々算出したところ、図57に示すように、マスクのずれが0である反射板の傾斜角分布85とマスクのずれがδである反射板の傾斜角分布86とはほぼ同一のものが得られた。

0186

このように、本実施の形態では、各積層工程において、一対の大きさもしくは形状の異なるパターンをその中心が同一となるように積層し、この際にそれぞれの比、即ち個数が同じであれば、マスクアライメントの際の位置ずれによっても、反射特性のバラツキの少ない、冗長性の高い反射板および反射型液晶表示装置を実現することができた。

0187

尚、本実施の形態では、パターンでは円形パターンを用いたが、その他任意の形状においても、異なる層に同一の位置関係になるように積層された一対のパターンから構成される限り、同様に実施可能である。

0188

また、アクティブ素子の限らず、同様の2層の関係にある形状についても同様に実施可能である。また、2層に限らず、3層以上であってもよい。

0189

(実施の形態17)前記実施の形態に記載の工程により作製された反射型液晶表示装置では、晴天下など外光の強い環境下で写り込みという新たな課題が発生した。本願発明者らがこの原因を調査した結果、凹凸面形成領域における平坦部の面積の占める割合が依然高いためであることが判明した。これは、フォトリソグラフィーによるパターニングの解像限界が2μmであり、パターンとパターンとの間に平坦部が残っているためである。このため、より解像度を小さくする必要が生じた。

0190

本実施の形態の反射電極について、その製造工程を用いて説明することにする。任意の層、例えば、Al、Crなどのゲート金属層を基板に成膜後、目的とする図形が形成されているマスクを用い、レジストを塗布後、露光、現像などの操作を経て、アクティブ素子形成領域および凹凸面形成領域のゲート金属層のパターニングを行う。その後、窒化珪素SiNxなどからなるゲート絶縁膜を成膜する。図58は、凹凸面形成領域におけるゲート絶縁膜形成後のゲート金属層からなるパターン層の形状を示す概略図であり、図58(a)は、パターン層の形状を示す平面図、図58(b)は、図58(a)のXY線矢視断面図である。尚、前記ゲート絶縁膜は発明に直接関係するものではなく、図示することにより複雑となるので省略して説明することとする。

0191

上記工程の後、a-Siなどの半導体層を成膜する。ここで、図59に示したマスク88を用いてレジストを塗布後、露光、現像を行い、最後にエッチング工程によって、半導体層のパターニングを行う。図59は、実施の形態17において使用するマスクの概略平面図、図60は、凹凸面形成領域における半導体層からなるパターン層を形成した基板の概略図であり、図60(a)は、半導体層のパターニング工程を経た後の基板の概略平面図、図60(b)は、図60(a)のXY線矢視断面図である。

0192

図60に示すように、積層された形状は、大きい正方形パターン層(ゲート金属層)89と、小さい正方形パターン層(半導体層)90と、パターン層89とパターン層90との重なり部91とからなる。図59に示したマスク88のアライメント精度が1μm以下であれば、重なり部91を1μm以下とすることができる。よって、重なり部91を1μm以下とする、即ち、解像度を小さくすることにより、平坦部の占める割合を小さくすることができるので、正反射方向の反射光強度の小さい、外光の強い環境下でも写り込みの少ない反射型液晶表示装置を実現することができる。

0193

この原理を利用し、パターンとパターンとに重なり部が形成されるように、アクティブマトリクスアレイ工程の各積層工程を利用して、反射電極を作製した。図62は、重なり部のない(即ち、平坦部の面積の占める割合が高い)反射板の反射特性と、本実施の形態16に示した反射板の反射特性とを比較したグラフである。図62に示すように、本実施の形態に示す反射板の反射特性96は、重なり部のない反射板の反射特性95に比較して正反射方向の反射強度が低下していることが分かった。

0194

このようにして、本実施の形態では、各積層工程において重なり部を有するようにアレイを構成する各層を積層すれば、正反射方向の反射光強度の小さい、外光の強い環境下でも写り込みの少ない反射電極並びに反射型液晶表示装置を実現することができた。

0195

尚、本実施の形態では、正方形パターンを用いたが、その他の図形、例えば、円形パターンや、図61に示すような六角形などの多角形パターンでも、2層(ゲート金属層と半導体層)の積層工程後に、それらのパターンに重なり部が存在すれば同様に実施可能である。図61は、実施の形態17において使用する他のマスクの概略図である。図61(a)、(b)におけるマスク92及び93とが、図61(c)に示すように、重なり部94を有すれように予め設計されていれば良い。

0196

また、2層のパターン形状は、同一形状である必要はなく、例えば、円形パターンと多角形パターンとが重なり部を有するようにしてもよい。

0197

尚、本実施の形態では、フォトリソグラフィーの解像限界について述べているが、その他のパターニング手段でも、パターンの最小幅よりも小さい幅で重ね合わせを生じさせることによっても同様に実施可能である。

0198

(その他の事項)
(1)上記実施の形態1〜9におけるエッチングとしては、ドライエッチング、ウエットエッチングのいずれを使用してもよい。

0199

(2)上記実施の形態1〜17では、逆スタガー型のTFTを備えた反射板について説明したけれども、順スタガー型のTFTを備えた反射板についても本発明は適用することができる。

0200

(3)上記実施の形態1〜17におけるTFTは、アモルファスシリコンを用いたものでも、多結晶シリコンを用いたものであってもよい。また、上記実施の形態1〜14ではアクティブ素子としてTFTを使用したけれども、MIM型素子を用いてもよい。

0201

(4)上記実施の形態1〜17では、絶縁性基板の表面は平坦面であったけれども、予め絶縁性基板の表面を、例えばサンドブラスト法によりエッチングして、凹凸面形成領域に予め基礎柱状体を形成しておき、この基礎柱状体上にTFTを構成する層の一部を積層して基礎柱状体を含めて段差構造体を構成するようにしてもよい。

0202

(5)上記実施の形態では、段差構造体は、順次幅が小さくなる複数の柱状体が積み上げられて先細状となっているが、これに限るものではなく、積み上げられる複数の柱状体の幅が順次小さくならないような構成であっても良い。

発明の効果

0203

以上のように本発明によれば、アクティブ素子の形成工程のみで他の特別な製造工程を必要とせず、反射電極の形状の制御性を高く維持でき、反射特性を向上するようにした反射板及び反射型液晶表示装置を製造することが可能となる。

0204

また、本発明によれば、ソース・ドレイン電極を覆う第1の絶縁膜層を、コンタクトホール形成領域のみパターニングするようにしたので、それ以外の領域についてもパターニングする場合に比べて、タクトの低下を防止できる。更に、第1の絶縁膜層上に塗布された感光性樹脂層をコンタクトホール形成後に除去せずに残しておくことにより、タクトの向上を図ることができる。

0205

また、本発明によれば、画素電極の面積が小さい場合であっても、補助容量用の共通電極を形成し且つその共通電極上に複数の段差構造体を形成することにより、容量不足に起因したフリッカーの防止を図るとともに、正反射強度の低減を図ることが可能となる。

0206

また、本発明によれば、マスクアライメントの際の位置ずれによっても、反射特性のバラツキの少ない、冗長性の高い反射板並びに反射型液晶表示装置を実現することができる。

図面の簡単な説明

0207

図1本発明の概念図である。
図2本発明の概念図である。
図3実施の形態1に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図4図3の一部を拡大した断面図である。
図5実施の形態1に係る液晶表示装置の製造工程図である。
図6ゲート電極5及び円形パターン層5’の製造工程図である。
図7マスク21の平面図である。
図8マスク27の平面図である。
図9円形パターン16’の製造工程図である。
図10マスク31の平面図である。
図11信号配線18b及びソース・ドレイン電極18aの製造工程図である。
図12反射電極の反射特性を評価する装置の配置図である。
図13実施の形態1に係る反射板の反射特性を示す図である。
図14従来例の反射板の反射特性を示す図である。
図15実施の形態2に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図16図15の一部を拡大した断面図である。
図17実施の形態2に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図18実施の形態3に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図19図18の一部を拡大した断面図である。
図20実施の形態3に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図21実施の形態3に係る反射板の反射特性を示す図である。
図22実施の形態4に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図23図22の一部を拡大した断面図である。
図24実施の形態4に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図25実施の形態5に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図26図25の一部を拡大した断面図である。
図27実施の形態6に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図28図27の一部を拡大した断面図である。
図29実施の形態6に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図30実施の形態7に係る透過型兼用の反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図31実施の形態8に係る透過型兼用の反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図32実施の形態9に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図33図32の一部拡大図である。
図34実施の形態9に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図35実施の形態10に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図36図35の一部拡大図である。
図37実施の形態10に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図38コンタクトホール70A,70B付近の断面図である。
図39実施の形態11に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図40実施の形態12に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図41実施の形態12に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図42実施の形態12に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図43実施の形態13に係る反射型液晶表示装置の要部断面図である。
図44上方から観察したときの共通電極の一部を示す平面図である。
図45共通電極の変形例の一部を示す平面図である。
図46共通電極の他の変形例の一部を示す平面図である。
図47実施の形態14に係る反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図48同じく反射型液晶表示装置の製造工程図である。
図49実施の形態15に係る反射型液晶表示装置の製造時に使用するマスクの平面図である。
図50実施の形態16に係る反射型液晶表示装置を構成する基板の一部概念図であり、図50(a)は、基板上に形成されたゲート金属層の形状を示す平面図、図50(b)は、図50(a)のXY線矢視断面図である。
図51実施の形態16で使用するマスクの概念図である。
図52基板上に形成されたゲート金属層および半導体層のパターンを示す概略図であり、図52(a)は、その概略平面図、図52(b)は、図52(a)のXY線矢視断面図である。
図53図52に示した状態から、マスク合わせ時のマージンδの範囲でマスクがずれを生じている時に、基板上にゲート金属膜および半導体層がずれて形成されたパターンを示す概略図であり、図53(a)は、その概略平面図、図53(b)は、図53(a)のXY線矢視断面図を示す。
図54マスクのずれが0の時およびマスクのずれがδだけの時の基板の概略平面図である。
図55図54のXY線矢視断面図を示す。
図56反射特性を示すグラフである。
図57傾斜角分布を示すグラフである。
図58凹凸面形成領域におけるゲート絶縁膜形成後のゲート金属層からなるパターン層の形状を示す概略図であり、図58(a)は、パターン層の形状を示す平面図、図58(b)は、図58(a)のXY線矢視断面図である。
図59実施の形態17において使用するマスクの概略平面図である。
図60凹凸面形成領域における半導体層からなるパターン層を形成した基板の概略図であり、図60(a)は、半導体層のパターニング工程を経た後の基板の概略平面図、図60(b)は、図60(a)のXY線矢視断面図である。
図61実施の形態17において使用する他のマスクの概略図である。
図62重なり部のない反射板の反射特性と、本実施の形態17に示した反射板の反射特性とを比較したグラフである。

--

0208

1:反射型液晶表示装置
2:反射電極
3:アクティブマトリクス素子
4:基板
5:ゲート電極
6:ゲート配線
7:凹凸面形成領域
8:絶縁膜層
9:コンタクトホール
10:液晶層
11:配向膜
12:透明電極
13:カラーフィルター
14:基板
15:ゲート絶縁膜層
16:半導体層
17:層間絶縁膜層
18a:ソース・ドレイン電極
18b:信号配線
21,27,31,40:マスク
22:ゲート配線パターン
23:ゲート電極パターン
24:円形パターン
28:半導体層パターン
29:円形パターン
30:金属材料層
32:信号配線パターン
33:ソース・ドレイン電極パターン
34:円形パターン
39:反射型液晶表示装置
41:反射型液晶表示装置
42:絶縁膜層
43:反射型液晶表示装置
44:絶縁膜層
45:反射型液晶表示装置
46:SiNx層
47:SiNx層
48:反射型液晶表示装置
54:反射透過型兼用液晶表示装置
55:透明電極
56:反射透過型兼用液晶表示装置
57:マイクロレンズ
80:段差構造体
71:円形パターン
72:円形パターン
73,74:マスク
75,76,77,78:積層パターン
83:反射特性(ずれなし)
84:反射特性(ずれδ)
85:傾斜角分布(ずれなし)
86:傾斜角分布(ずれδ)
88:マスク
89:大きい正方形パターン層(ゲート金属層)
90:小さい正方形パターン層(半導体層)
91:重なり部
92:マスク
93:マスク
94:重なり部
96:反射特性(重なり部あり)
95:反射特性(重なり部なし)
A1:第1の柱状体
A2:第2の柱状体
D:アクティブ素子
B:段差構造体

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